Главная Автоматическое регулирование двигателей Двухимпульсные автоматические регуляторы Восстанавливающая и поддерживающая силы чувствительного элемента нагрузки
Восстанавливающая и поддерживающая силы чувствительного элемента нагрузки

Схема чувствительного элемента нагрузки, представленная на рис. 191, показывает, что восстанавливающая сила ЕN создается пружинами электромагнита 6. Поддерживающая сила АNN имеет электрическую природу и зависит от сил тяги электромагнитов 6 (АN — коэффициент поддерживающей силы, или коэффициент пропорциональности, и N — активная электрическая нагрузка генератора).

Сила тяги одного из электромагнитов 6

где ? — число витков в катушке электромагнита; Rм— полное магнитное сопротивление магнитопровода; sм— площадь попереч­ного сечения магнитопровода.

Так как ?, Rм и sМ зависят только от конструкции электро­магнитов, то для выбранного электромагнита

где и — напряжение, подводимое к катушке электромагнита; Rэм — сопротивление обмотки катушки.

Как следует из схемы, в чувствительном элементе установлено два электромагнита, действующих в противоположных направле­ниях. Следовательно,

где u3 и u4 — напряжения, подаваемые на катушки электромаг­нитов.

Напряжения u3 и u4 могут быть найдены из рассмотрения век­торных диаграмм, показанных на рис. 194.

Трансформатор 2 (см. рис. 191) создает на обмотках фазочувствительного моста опорные напряжения и1 пропорциональ­ные фазовому напряжению иф, значение которого поддерживается постоянным системой автоматического регулирования напряже­ния электрогенератора. Токовый трансформатор 32 на резисторе 3, включенном в средний провод моста, создает напряжение ит, значение которого пропорционально силе тока Iф той же фазы. При работе чувствительного элемента на режиме без активной нагрузки вектор напряжения ит (Iф) сдвинут по отношению к век­тору опорного напряжения и1 (иф) на 90° (см. рис. 194, а), поэтому напряже­ния и3 и u4 на обмотках электромагни­тов 6 (см. рис. 191) равны между собой, и тогда в соответствии с выражением (467) поддерживающая сила чувстви­тельного элемента оказывается равной нулю.

На равновесном режиме при наличии активной нагрузки в цепи генератора появляется составляющая активной нагрузки uт.a (рис. 194, б), которая вызывает отклонение вектора ит от перво­начального положения. Сдвиг фаз между напряжениями и1 и ит становится равным углу ? < 90° . Как видно из векторной диа­граммы на рис. 194, б, равенство напряжений на катушках элек­тромагнитов нарушается (и3 > и4); в результате появляется под­держивающая сила, определяемая выражением (467).

Из рассмотрения треугольников на векторной диаграмме

Подстановка полученных выражений в выражение (467) при­водит последнее к виду

Появившаяся поддерживающая сила смещает золотник из среднего положения, в результате чего получают перемещения поршень серводвигателя 28 (см. рис. 191) и кинематически жестко связанный с ним ротор сельсина 29. В связи с этим в среднем проводе фазочувствителыюго моста создается напряжение, ком­пенсирующее ита и, следовательно, восстанавливающее равенство напряжений и3 и и4. Золотник под действием восстанавливающей силы возвращается в исходное положение, и движение поршня серводвигателя прекращается. Если новое положение поршня серводвигателя соответствует активной нагрузке равновесного ре­жима, то процесс регулирования прекращается.

Таким образом, под действием обратной связи в виде сельсина на равновесном режиме, характеризуемом электрической нагруз­кой N0, поддерживающая сила ANN0 = 0 (так как ? = 90°).

При появлении новой активной нагрузки N = N0 + ?N ра­венство и3 = u4 опять нарушается, и поршень серводвигателя вновь перемещается до тех пор, пока золотник не вернется в ис­ходное положение.

При сбросе нагрузки до N0— ?N напряжение ита умень­шается (рис. 194, б) и становится меньше напряжения, создавае­мого сельсином. Вектор ит поворачивается в противоположном направлении, и золотник, следовательно, также. переместится в противоположном направлении.

Электрическая мощность трехфазной системы при симметрич­ной нагрузке определяется выражением

Так как в рассматриваемом случае

где kи и k1 — коэффициенты трансформации, то выражение (471) примет

Сравнивая выражения (470) и (472), можно определить коэф­фициент поддерживающей силы:

Значение коэффициента поддерживающей силы определяется только конструкцией трансформаторов и электромагнитов и не зависит от перемещения золотника. Следовательно, величина под­держивающей силы АNN= AN (N0 ±?N) при наличии обратной связи оказывается пропорциональной отклонению ± ?N элек­трической нагрузки от значения на равновесном режиме (АNN0 = 0). Знание коэффициента АN и отклонения нагрузки ± ?N дает возможность определить поддерживающую силу в виде про­изведения.